水泥改良風(fēng)積沙強(qiáng)度及重載鐵路路基風(fēng)積沙填料變形特性研究.pdf

1、風(fēng)積沙作為一種地質(zhì)材料，有其自身的工程特殊性，在風(fēng)沙地段公路路床和普通鐵路路基填筑方面得到了廣泛的應(yīng)用。由于風(fēng)積沙不良的級配特性、松散的顆粒分布特性、低黏聚力的力學(xué)特性等，決定了其難以滿足高速鐵路及重載鐵路對路基填料的要求，因此風(fēng)積沙相關(guān)特性研究對風(fēng)積沙材料認(rèn)識及工程實(shí)際應(yīng)用均有重要價(jià)值。本文依托蒙華（蒙西到華中）鐵路毛烏素沙地風(fēng)積沙填筑重載鐵路路基關(guān)鍵技術(shù)課題研究，對路基試驗(yàn)段所取風(fēng)積沙填料及采用水泥改良后的風(fēng)積沙試樣開展室內(nèi)土工試驗(yàn)

2、，結(jié)合現(xiàn)場工區(qū)試驗(yàn)室及試驗(yàn)段部分測試結(jié)果對比綜合分析;采用有限差分法分析軟件FLAC3D對不同加筋情況下風(fēng)積沙填筑重載鐵路路基變形特性及路基邊坡穩(wěn)定性分析研究;提出適合該重載鐵路的設(shè)計(jì)施工建議;研究成果對類似工程有一定的參考借鑒作用。本文主要研究內(nèi)容及相關(guān)成果總結(jié)有如下幾個(gè)方面。
　　(1)對施工段取樣風(fēng)積沙進(jìn)行顆粒分析試驗(yàn)。結(jié)果表明，該風(fēng)積沙為級配不良的細(xì)砂，屬于C組填料，難以滿足重載鐵路路基基床底層填筑要求，需進(jìn)行改良應(yīng)用。風(fēng)

3、積沙及水泥改良風(fēng)積沙重型擊實(shí)試驗(yàn)對比分析表明，摻入水泥可以降低風(fēng)積沙最優(yōu)含水率，同時(shí)有效提高風(fēng)積沙最大干密度。該風(fēng)積沙濕壓狀態(tài)下最優(yōu)含水率為14％，最大干密度為1.88g/cm3;水泥摻量4％～8％，風(fēng)積沙最優(yōu)含水率11.5％～12％，最大干密度1.94g/cm3～1.97 g/cm3。
　　(2)水泥改良風(fēng)積沙無側(cè)限抗壓強(qiáng)度隨水泥摻量、壓實(shí)系數(shù)增加而增加。水泥摻量6％～8％范圍內(nèi)強(qiáng)度增長量大于水泥摻量4％～6％內(nèi)的強(qiáng)度增長量;壓

4、實(shí)系數(shù)0.93～0.95范圍內(nèi)試件強(qiáng)度增長率小于壓實(shí)系數(shù)0.91～0.93范圍內(nèi)強(qiáng)度增長率;無側(cè)限抗壓強(qiáng)度同水泥摻量、壓實(shí)系數(shù)之間存在良好的多項(xiàng)式擬合關(guān)系。
　　(3)水泥改良風(fēng)積沙無側(cè)限抗壓強(qiáng)度隨養(yǎng)護(hù)齡期增加而增加。壓實(shí)系數(shù)0.93時(shí)，6％～8％水泥摻量下，水泥改良風(fēng)積沙7d強(qiáng)度可達(dá)到90d強(qiáng)度的0.67～0.86，養(yǎng)護(hù)28d強(qiáng)度可達(dá)到90d強(qiáng)度的0.81～0.92;不同水泥摻量下水泥改良風(fēng)積沙試件養(yǎng)護(hù)前期強(qiáng)度增長較快，后期強(qiáng)度

5、增長較慢;無側(cè)限抗壓強(qiáng)度與養(yǎng)護(hù)齡期之間存在良好的冪指數(shù)擬合關(guān)系。
　　(4)水泥改良風(fēng)積沙無側(cè)限抗壓強(qiáng)度隨水泥強(qiáng)度等級增加而增加。壓實(shí)系數(shù)為0.91～0.93，水泥摻量為6％～8％條件下，水泥強(qiáng)度等級從P.O32.5級提高到P.O42.5級，不同養(yǎng)護(hù)齡期下試件強(qiáng)度提高3％～20％。
　　(5)采用P.O32.5級水泥，壓實(shí)系數(shù)0.95時(shí)，建議采用7％～8％水泥摻量作為該重載鐵路路基基床底層填筑控制標(biāo)準(zhǔn);采用P.O42.5級水

6、泥，壓實(shí)系數(shù)0.95時(shí)，建議采用5％～6％水泥摻量作為該重載鐵路路基基床底層填筑控制標(biāo)準(zhǔn)。
　　(6)邊坡坡率1∶1.5，路基高度為9.0m的風(fēng)積沙填筑重載鐵路路基，邊坡部位采用長度為3.0m，加筋間距0.6m的土工格柵補(bǔ)強(qiáng)措施后，基床底層水泥改良風(fēng)積沙水泥摻量4％～8％范圍內(nèi)時(shí)，路基邊坡安全系數(shù)均穩(wěn)定在1.23左右，路基頂面沉降隨水泥摻量增加而減小。
　　(7)對于風(fēng)積沙填筑重載鐵路路基，基床底層采用6％水泥改良風(fēng)積沙填筑

7、時(shí)，路基邊坡部分水平位移最大值隨加筋間距增加而增加;加筋間距從0.3m增加到0.9m，坡面水平最大位移從3.1cm增加到5.2cm。邊坡水平位移最大值隨加筋長度增加而減小;加筋長度從3.0m增加到7.0m，坡面水平最大位移從4.4cm減小到2.1cm，邊坡安全系數(shù)從1.23增加到1.48;加筋間距和加筋長度對路基頂面沉降影響不大。
　　(8)綜合考慮工程經(jīng)濟(jì)及施工技術(shù)因素，對于邊坡坡率為1∶1.5，高度為9.0m的風(fēng)積沙填筑重載鐵